Введение к работе
Актуальность темы. Перед отечественным машиностроением
стоит задача разработки принципиально новых технологий и
оборудования, конкурентно способных на мировом рынке и позволяющих получать изделия высокого качества при наименьших затратах на их производство.
Одним из наиболее эффективных направлений получения стержневых изделий из высокопрочных материалов являются методы локального деформирования, к числу которых относится ротационная ковка - процесс радиального обжатия вращающейся заготовки на относительно : небольшом участке ее длины периодически сходящимися пульсирующими бойками.
Вследствие локальности деформирования на порядок снижается технологическое усилие, что' ' обеспечивает-і' злачителыюе снижение металлоемкости оборудования и повышение стойкости инструмента. Радиальное обжатие обеспечивает возможность формоизменения материалов без разрушения до значительных степеней деформаций при высокой точности полученных изделий, сводя до минимума последующую обработку резанием.
Однако, несмотря на достоинство этого метода и его преимущества перед другими, особенно при получении Малогабаритных стержневых изделий с большим перепадом диаметров, внедрение его идет медленными темпами. Это связано с отсутствием рекомендаций и методик, позволяющих проводить пронесе ротационной ковки наиболее рационально. Поэтому в производстве достаточно велик объем экспериментальных и доводочных работ, реализуемые режимы обработки далеки от оптимальных.
Актуальным является необходимость дальнейшего развития теоретических и экспериментальных исследований для разработки научно-обоснованных методик проектирования технологических процессов ротационной ковки с целью их интенсификации при снижении энергоемкости и трудозатрат, что в целом представляет большой практический интерес.
Диссертационная работа выполнена в соответствие с Областной целевой программой научно-технических работ 1997-2002 г в рамках
хоздоговорной темы № 125701 «Разработка и внедрение технологических процессов получения обработкой металлов давлением стержневых изделий переменного сечения из высокопрочных сталей на автоматическом оборудовании»: в рамках Государственной программы 2000 года «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий» и госбюджетной темой № 36-95 Тульского государственного университета.
Цель работы. Диссертационная работа направлена на решение важной народнохозяйственной задачи, состоящей в повышении эффективности изготовления стержневых изделий переменного сечения из высокопрочных сталей в результате использования технологии ротационной ковки.
Автор защищает. Математическую модель процесса ротационной ковки стержневых изделий переменного сечения с учетом реальных свойств материала.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформационного состояния заготовки, кинематики течения материала при различных схемах нагружения.
Зависимость силовых режимов и предельные возможности деформирования исследованных процессов ротационной ковки от геометрии инструмента, условий трения на границе контакта и способов нагружения.
Рекомендации по проектированию технологических процессов ротационной ковки стержневых изделий.
Научная новизна состоит в разработке математической модели процесса ротационной ковки, в изучении особенностей пластического формоизменения в процессе штамповки, в получении зависимостей силовых и деформационных параметров процессов и предельных степеней формоизменения от технологических факторов и схем обработки.
Методы исследования. Поставленная цель реализована путем использования деформационной теории пластичности и метода конечных элементов. Предельные возможности формоизменения установлены на базе
использования феноменологического критерия разрушения, связанного с
накоплением микроповреЖдений при холодном пластическом
деформировании.
Практическая ценность и реализация работы.
Разработанш.іе математические модели процесса ротационной ковки являются основой программного обеспечения, которое может быть использовано для расчета параметров штамповки осесимметричных заготовок различной геометрии.
Результаты исследования использованы в опытном производстве для разработки технологического процесса для изготовления сердечника нули из стали У10А.
Отдельные материалы научных исследований включены в разделы лекционных курсов, таких как «Механика процессов пластического формоизменения» и «Машины и технология обработки металлов давлением» для студентов специальности 1204.00 - Машины и обработка металлов давлением.
Апробация. Результаты исследования доложены на международной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения СИ. Мосина. город Гула, 1999 год. на международной научно-технической 'конференции «Ресурсосберегающие технологии. оборудование и автоматизация производства», город Тула, 1999 год, а также на Всероссийской научной конференции "Современные проблемы математики, механики, информатики". Тула, 2000 год, а также па ежегодных научно-технических конференциях профессорского - преподавательского состава Тульского государственного университета (1997 - 2000 гг).
Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 4 печатных работах.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору СП. Яковлеву и кандидату технических наук, доценту А.Н. Пасько за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 112 источников, приложения и включает 74 страницы машинописного текста, содержит 158 рисунков и 2 таблицы. Общий объем 155 страниц.